本节书摘来自异步社区《Android深度探索（卷2）：系统应用源代码分析与ROM定制》一书中的第6章，第6.4节分析第一个Android系统应用：计算器，作者 李宁，更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看

6.4　分析第一个Android系统应用：计算器
Android深度探索（卷2）：系统应用源代码分析与ROM定制
本节会分析一个比较简单的Android系统应用：计算器。这个系统应用几乎被包含在所有的ROM中，也是最常用的Android系统应用之一。计算器尽管从功能上看并不复杂，但实际的实现代码还是比较多的，不过大多数代码都用于控制各种效果、布局、历史处理等。这些部分的实现与普通的Android应用没什么不同，所以本节会直接深入计算器的核心：计算表达式。因为不管计算器的外观多绚丽，最终的目的都是为了计算表达式，所以本节的主要任务就是找到计算器应用中计算表达式的部分，然后对该计算器做一些扩展，使外部的应用可以利用计算器的功能计算表达式。

6.4.1　计算器应用（Calculator）的基本结构
本节主要看一下计算器应用的基本结构。计算器应用在Android源代码中的位置如下：

<Android源代码根目录>/packages/apps/Calculator

读者可以直接将Calculator导入Eclipse，然后查看其实现代码。Calculator共有13个类，如图6-1所示。不过这些类并不需要都详细查看其代码，因为大多数类只是用于渲染显示效果的，所以我们只关注与核心功能紧密相关的类。

为了找到主窗口类，通常会首先查看AndroidManifest.xml文件的内容，在该文件中只看到定义了一个窗口，代码如下：

apps/Calculator/AndroidManifest.xml

<activity android:name="Calculator"
　　　　　android:theme="@android:style/Theme.Holo.NoActionBar"
　　　　　android:windowSoftInputMode="stateAlwaysHidden">
　　<intent-filter>
　　　　<action android:name="android.intent.action.MAIN" />
　　　　<category android:name="android.intent.category.DEFAULT" />
　　　　<category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />
　　　　<category android:name="android.intent.category.APP_CALCULATOR" />
　　</intent-filter>
</activity>

从AndroidManifest.xml文件的代码中可以得到如下两个信息。

计算器的主窗口类是Calculator。
可以通过android.intent.category.APP_CALCULATOR调用计算器。
一会再来分析Calculator窗口类，现在先来看看如何调用计算器。由于在定义Calculator窗口类时提供了一个叫android.intent.category.APP_CALCULATOR的Category，所以在任何的Android应用中都可以使用该Category直接定位Calculator，并显示计算器窗口，代码如下：

Intent intent = new Intent("android.intent.action.MAIN");
intent.addCategory("android.intent.category.APP_CALCULATOR");
startActivity(intent);

尽管可以不加Category，不过系统中会含有很多Action为android.intent.action.MAIN的窗口，所以去掉intent.addCategory("android.intent.category.APP_CALCULATOR")，就会显示类似如图6-2所示的选择列表，为了直接定位到Calculator，一般会添加专有的Category。

现在来寻找计算表达式的部分。首先打开Calculator.java文件的代码，该文件的代码比较多，不过大多数代码都与核心功能没多大关系。但在Calculator类中涉及了如下两个类，对于计算表达式非常重要。

CalculatorDisplay：用于显示表达式的计算结果，也就是计算器上方用于显示表达式或计算结果的控件类。
Logic：用于计算表达式的类。
这两个类分别对应的变量是mDisplay和mLogic。这两个变量都在Calculator.onCreate方法中完成了创建和初始化工作，代码如下：

apps/Calculator/src/com/android/calculator2/Calculator.java

public void onCreate(Bundle state)
{
　　super.onCreate(state);
　　… …

　　mDisplay = (CalculatorDisplay) findViewById(R.id.display);

　　mLogic = new Logic(this, mHistory, mDisplay);
　　mLogic.setListener(this);
　　mLogic.setDeleteMode(mPersist.getDeleteMode());
　　mLogic.setLineLength(mDisplay.getMaxDigits());
　　……
　　mDisplay.setOnKeyListener(mListener);
　　……

}

对于CalculatorDisplay类，并不用太关注它，该类提供了getText和setText方法分别用来获取和设置显示的文本。现在主要关注Logic类。该类提供了一个evaluate方法，可以将表达式字符串传入该方法，并以字符串形式返回计算结果。该方法的原型如下：

String evaluate(String input) throws SyntaxException;
其中input参数表示表达式字符串。如果要在其他Android应用中利用Calculator的计算表达式功能，只要调用该方法即可。不过标准的Calculator将这一功能封死了，无法创建Logic类并调用evaluate方法。在6.4.3小节会对Calculator进行扩展，允许通过Uri可以传入表达式，并在计算器窗口上直接显示计算结果。

至于 evaluate 方法内部是如何计算表达式的，这就涉及了一些编译原理的知识，这些知识已超出了本书的范围，所以在这里不再讨论。不过读者除非要实现自己的计算器1，否则一般并不需要了解这些内容，只要知道如何调用即可。

6.4.2　编译、测试和调试Calculator
不管处于何种目的，很多研究Android源代码的程序员都会修改原有的代码来满足自己的需要。如果读者对这些感兴趣，可以试着修改Calculator的源代码，然后在Linux终端进入Calculator目录，并执行mm命令编译Calculator。但要注意，在第一次编译Calculator之前，需要执行下面的命令初始化Android源代码的一些命令（包括mm、mmm等），并选择相应的Target。

# source ./build/envsetup.sh
# lunch

编译后，会在如下的目录生成Calculator.apk文件2。

/out/target/product/maguro/system/app
如果读者的Android设备已经有了root权限，可以直接使用adb push命令将Calculator.apk文件上传到Android设备的/system/app目录中。如果没有root权限，就只能使用ROM在Recovery或Bootloader模式下通过刷机的方式将Calculator.apk文件放到/system/app目录了。关于刷机的细节在前面几章进行了不同层次的分析，读者可以参阅这些章节的内容。

由于Android系统应用不能直接在ADT+Eclipse开发环境下进行调试，所以只能通过输出日志信息的方式进行调试。例如，Log.d(…,…)。

注意：
在上传APK文件到/system/app目录时，如果该APK文件是独立的，也就是说不带odex，应将/system/app目录中对应APK文件的odex文件删除，否则这些应用仍然会执行odex中的代码。关于生产odex文件的方法会在下一章详细讨论。

6.4.3　允许其他Android应用通过Calculator计算表达式
源代码目录：src/ch06/Calculator

本节会对Calculator进行改造，加入允许其他Android应用通过Uri传递表达式字符串，并在Calculator主窗口显示计算结果的功能。

Intent Filter会使用如下3个条件进行过滤。

action：一个Intent Filter只能有一个Action。
category：一个Intent Filter可以有多个Category。
data：一个Intent Filter可以有多个Data。

action和category可以理解为字符串。也就是说一个窗口可以和一个主字符串（action）绑定，并且还可跟多个辅助字符串（category）。data实际上相当于Uri。也就是说，一个窗口还可以与一个Uri绑定。如果在定义窗口时同时指定了action、category和data，这3个条件都要满足才会通过对该窗口的过滤。在6.4.1小节的Calculator窗口的定义代码中看到，只指定了action和category，所以为了给Calculator添加一个用于传递表达式的Uri，需要指定一个data。不过要注意，不要修改原来的Intent Fitler，应该新增加一个Intent Filter。这么做的主要原因是其他的Android应用可能会使用到原来的Intent Filter，如果改变了原来Intent Filter的过滤条件，就意味着所有调用Calculator的程序都会抛出异常了。经笔者测试，如果修改了原来的Intent Filter，Calculator甚至无法在程序列表中显示。

为了与原来的Calculator程序对比，本节修改了Calculator的Package Name，使其与原来的Calculator可以共存。新的Package Name是com.android.calculator2.ext。在src/ch06目录中的是修改了Package Name的Calculator。在随书带的Android源代码中也包含了修改后的Calculator程序，路径如下：

/packages/apps/ch06/Calculator
读者可以在Linux终端进入Calculator目录，并执行source update.sh命令编译Calculator，其中update.sh脚本文件中包含了mm命令和上传APK文件的命令。新版的Calculator编译生成的APK文件名是CalculatorExt.apk。修改编译生成的APK文件名只需修改Calculator目录中的Android.mk文件中的如下代码即可。

LOCAL_PACKAGE_NAME := CalculatorExt

现在来看一下新的计算器程序的Calculator窗口类的定义代码。

<activity android:name="Calculator" 
　　　　　android:theme="@android:style/Theme.Holo.NoActionBar"
　　　　　android:windowSoftInputMode="stateAlwaysHidden">
　　 <intent-filter>
　　　　 <action android:name="android.intent.action.MAIN" />
　　　　 <category android:name="android.intent.category.DEFAULT" />
　　　　 <category android:name="android.intent.category.LAUNCHER" />
　　　　 <category android:name="android.intent.category.APP_CALCULATOR" />
　　 
   　</intent-filter>
　　 <!--　新增加的Intent Filter　-->
　  <intent-filter>
　　　　<action android:name="android.intent.action.APP_CALCULATOR" />
　　　　<category android:name="android.intent.category.DEFAULT" />**
　　　　<data android:scheme="cal"/>

　　</intent-filter>**
</activity>

在新增加的Intent Filter中添加了如下3个过滤条件。

action：android.intent.action.APP_CALCULATOR。
category：android.intent.category.DEFAULT。
data：scheme="cal"。

只要将CalculatorExt.apk安装到/system/app目录中，当前系统的任何Android应用都可以使用下面的代码计算表达式。

Intent intent = new Intent("android.intent.action.APP_CALCULATOR");
//　通过Uri传递要计算的表达式
intent.setData(Uri.parse("cal:4*(3+6*20)"));
startActivity(intent);

现在对Calculator进行最后一步的修改，也就是修改Calculator.onCreate方法的代码。该代码的作用是获取表达式字符串，并调用Logic.evaluate方法计算表达式，最后将计算结果显示在窗口上，也就是CalculatorDisplay控件中，具体的实现代码如下：

public void onCreate(Bundle state)
{
　　super.onCreate(state);
　　… …
　　try
　　{
　　　//　计算表达式，并实现计算结果
　　　mDisplay.setText(mLogic.evaluate(getIntent().getData().getSchemeSpecificPart()), 
　　　Scroll.NONE);
　　}
　　catch (Exception e)
　　{　 
　　　　//　如果表达式错误，显示出错信息
　　　　mDisplay.setText("expression error", Scroll.NONE);
　　} 
}

现在执行source update.sh命令编译上传CalculatorExt.apk文件，然后在其他的Android应用中使用前面的方式向Calculator窗口传递要计算的表达式。如果表达式正确，就会显示如图6-3所示的计算结果。如果表达式错误，就会显示如图6-4所示的信息。

1现在有很多生成词法和语法源代码的工具，如lexer、yacc、javacc、antlr等。所以实现一个复杂的计算表达式的程序并没有我们想象得复杂，读者可以参考相关的资料，通常只需要很少的代码即可实现。
2该目录会根据lunch命令选择的Target目录而不同，例如，本例选择的Target是maguro，该Target适合Galaxy Nexus系列Android设备，如果读者选择其他的Target，maguro就会变成其他的名称。